鋼棧橋、鋼平臺設計與施工技術

邱永勝

（中國水利水電第八工程局有限公司鐵路公司）

1 工程概況

鉗口水庫大橋橫跨鉗口水庫，橋梁起止樁號：K1+640～K1+796，橋跨組合型式3×30+2×30m預應力混凝土小箱梁，橋梁全長156m。該橋1#～4#墩樁基全部位于水庫中，下部結構采用樁柱式，基礎采用鉆孔灌注樁，測量常水位15m。

2 鋼棧橋、鋼平臺設計

對于鋼棧橋、鋼平臺設計，目前常采用鋼管樁、貝雷梁結構或鋼管樁、工字鋼結構。鉗口水庫大橋鋼棧橋、鋼平臺結合施工進度、安全、質量等綜合考慮采用貝雷梁結構。

2.1 鋼棧橋構造形式

考慮水庫最高水位，橋面標高設置為17m，在特大洪水來臨之時，本橋不通行。棧橋設計采用多跨連續梁方案，全長162m，共18跨。

貝雷梁結構：施工鋼棧橋采用“321”型貝雷桁架，采用2組單層雙排貝雷桁架，其間距采用4.5m；橋面全寬6.0m；

墩頂墊梁：采用雙拼I45a工字鋼；

橋面系：由防滑鋼板和型鋼組成的，橋面板厚度為10mm；

橫梁為I25工字鋼，間距0.3m；

樁基礎：φ630，d=10mm厚鋼管樁，材質為Q235，采用鋼板卷焊。

棧橋設計使用期為6個月；

棧橋設計荷載參數：汽-超20（單列）；設計行車速度為10km/h。

圖1 鋼棧橋設計斷面圖

2.2 鋼平臺構造形式

貝雷梁結構：施工鋼棧橋采用“321”型貝雷桁架，采用3組單層雙排貝雷桁架，其間距采用4.5m；平臺全寬12m；

墩頂墊梁：采用雙拼I45a工字鋼；

橋面系：由防滑鋼板和型鋼組成的，橋面板厚度為10mm；

橫梁為I32b工字鋼，間距0.3m；

樁基礎：φ630，d=10mm厚鋼管樁，材質為Q235，采用鋼板卷焊。

平臺設計使用期為6個月；

平臺設計荷載參數：汽-超20（單列）；設計行車速度為10km/h，如圖2所示。

3 鋼棧橋及平臺施工方法

鋼棧橋施工時采用50T履帶吊從岸邊向河中心打管樁，施作完成的鋼管樁需要及時焊接剪刀撐保證鋼管樁的穩定、樁頂環向焊接加強鋼板。然后用50T履帶吊依次逐跨安裝貝雷梁鋼棧橋。計劃5～7d完成一跨。

圖2 鋼平臺設計斷面圖

3.1 鋼棧橋、鋼平臺施工步驟

施工步驟：現場準備→測量定位→施打鋼管樁→焊接平、縱聯→安裝橫向雙拼工字鋼→安裝縱向貝雷梁→焊接剪刀撐→工字鋼分配梁→鋼面板鋪設→定型欄桿焊接。

3.2 測量定位

按照剛臨時棧橋施工圖設計，反算每根鋼管樁的三維坐標和高程，在棧橋兩岸設置水準點和控制點，對棧橋施工過程和使用時進行實時監測，精確定位每根鋼管樁，并對使用過程進行定期監測，做好放樣及監測記錄。

施工過程中嚴格控制棧橋軸線與橋位中線的距離。防止偏位造成對棧橋通行及荷載造成影響。

3.3 鋼管樁打設

鋼棧橋施工采用50T履帶吊，在已經搭好的棧橋上，先通過吊車吊住夾著樁的振錘，然后放入樁位，開始打樁。

圖3 剛棧橋、平臺施工示意圖

（1）采用從一側橋頭向另外一側橋頭施打剛管樁，按照施工圖紙計算的坐標及高程采用全站儀放樣，沉樁開始時，可依靠樁的自重下沉，然后使用50T履帶吊吊裝DZ90的振動錘（激振力為677kN）打壓鋼管樁。

（2）在實際打樁過程中根據不同的地址變化而采取相應的變動措施。鋼管樁的最終入土深度根據地勘資料采用邁達斯模擬計算確定，按照設計樁長和貫入度雙控的辦法來確定并保證鋼管樁打入持力層不小于10m。若鋼管樁施工難以打至設計樁長，但貫入度可達到3～5cm/min時，視為進入持力層并滿足深度要求。

（3）靜力壓入鋼管樁時用全站儀跟蹤測量，隨時指導沉樁位置。鋼管樁傾斜率控制在1%以內，平面位置偏差控制在2cm以內。

（4）鋼管樁采用分節段壓入水庫中，每節段按照6m設置，但第一節段進入水庫底后必須露出水面約2m左右，在此時停止壓樁，移開靜壓設備進行鋼管樁豎向接長。

（5）橋墩鋼管墩打設到位后，鋼管樁打設好后，每搭設完成一跨及時焊接平縱槽鋼，并測量放點后按照設計標高抄平。現場技術員及時檢查焊縫質量，合格后進行樁頂墊梁施工。

3.4 墊梁、縱梁、分配梁安裝

（1）同一墩號的鋼管樁橫向采用［22b槽鋼橫向焊接為整體，［22b槽鋼以“X”形狀將兩根樁連接形成剪刀撐保持穩定，采用焊接成型。施工平臺與棧橋相鄰的鋼管樁之間同樣采用［22b槽鋼以“X”形焊接為剪刀撐，樁之間設［22b槽鋼水平及斜向聯接。

（2）雙拼工字橫梁施工：鋼管樁靜壓至設計標高后，并在頂部切割一個45cm的槽口，槽口四周焊40cm高、1cm厚的加強鋼板，采用履帶吊將雙拼I45a工字鋼橫梁吊裝就位，并采用臨時焊接固定，鋼管樁頂部切割槽口面要平整光滑，在受到荷載時保證有足夠的受力接觸面，鋼管樁內灌滿砂礫石增強鋼管樁的穩定性及受力，橫梁雙拼工字鋼在加工廠預先焊成整體，橫梁吊入槽口內確保工字鋼與平鋼管樁頂平齊。

（3）貝雷梁在安裝前先根據棧橋設計跨徑預先在岸邊拼接成長3m倍數的花架，在安裝前測量人員采用全站儀測量恢復樁位軸線，并標示在橫梁頂面。安裝工人按照標示的軸線位置逐跨安裝貝雷梁，貝雷縱向軸線與鋼管樁軸線必須重合。

在橫梁上貝雷梁兩側焊接橫向限位塊，防止貝雷梁橫向移位。用履帶吊從岸邊逐跨吊裝拼裝好的貝雷梁，兩組貝雷梁之間采用花架每3m設置一道水平橫聯，花架與貝雷之間用螺栓連接固定。

（4）工字鋼分配梁：每安裝完成一跨貝雷梁，并及時在貝雷梁頂部施工橫向工字鋼分配梁，分配梁長6m，采用I25工字鋼。

3.5 橋面及防護欄桿安裝

橋面板采用1cm厚花面鋼板，橋面板與分配梁采用焊接連接，橋面板鋪設并焊接完成后后，及時進行橋面護欄施工，護欄采用φ48mm×3.5mm鋼管與橋面焊接為整體，護欄高1.2m，橫、豎桿均采用φ48mm×3.5mm鋼管，頂部和離橋面高0.6m分別設置一道橫桿。豎向每2m設置一道焊接在橋面上。防護欄桿刷黃黑油漆、每隔0.3m交替刷一道，以達到簡潔、美觀安全警示的效果。

3.6 臨時用電敷設及橋面照明

在欄桿外側焊接電纜橋架，臨時用電線路敷設在電纜橋架上。為保證夜間施工安全在護欄外側每隔10m敷設臨時照明燈，照明燈具采用節能型LED燈具。

4 鋼棧橋使用及維護

（1）為確保鋼棧橋及平臺穩定性，在施工完成后不得立即使用。主要因為打樁時振動錘對樁身周圍土在振搗導致土液化，土質對鋼管樁摩阻力將大大減少，減少了對樁身的摩阻力。鋼棧橋及平臺施工完工后停放三天后開始方可投入使用。

（2）車輛行駛速度限制不允許超10km/h。車輛行駛間距不小于15m。

（3）鋼棧橋及平臺是水中橋梁施工的重要臨時設施，在投入使用期間對鋼棧橋進行日常安全檢查和維護，并定期進行全方位的檢查和保養，以保證棧橋和平臺的安全穩定。日常檢查與維護注意事項包含以下內容：

①嚴格按照棧橋及平臺設計的荷載要求，嚴禁超荷車輛及設備進入鋼棧橋及作業平臺，對于重型車輛在鋼棧橋及平臺上行駛要居中慢行，嚴禁采用緊急制動以減小對鋼棧橋及平臺的沖擊。

②鋼棧橋及平臺上需要堆放材料時在不影響施工前提下，嚴禁局部集中堆放材料，造成局部集中荷載過大造成安全隱患。

③在施工時，避免運輸車輛、吊車、鉆機等機械等對鋼棧橋受力機構進行撞擊，特別是鋼管樁。

④在每個墩位的鋼管樁上必須設置沉降觀測點，施工期間對鋼棧橋的沉降及位移進行定期觀測，特別對相鄰鋼管樁基之間的相對沉降。如出現相對沉降超過預警值時，必須暫停使用，采取加固措施（如在橫梁頂部墊鋼板抬高貝雷梁，但應保證其與桁架和樁端橫梁的連接）來減小相對沉降量。

⑤在水庫蓄水與泄洪時觀測棧橋鋼管樁周邊的沖刷情況，對于沖刷過大的管樁周圍進行投放石籠或砂袋的辦法防沖刷和保護。

⑥定期檢查貝雷梁縱向連接處的安全銷、定位銷的松動脫落情況。如有松動應及時加固。

⑦檢查連接處螺栓情況，對螺栓、螺帽脫落的部位及時安裝緊固。

⑧日常巡查棧橋及平臺各構件之間的焊縫情況。如出現焊縫松脫、斷裂等，及時補焊。

⑨對橋面板發生翹曲、變形的部位，及時修復或更換。

⑩經常檢查鋼棧橋分配梁、橫梁的工作狀況，如發現不良變形的鋼構件應及時更換。

5 拆除作業

在橋梁基礎及下部結構施工完成后，需要拆除水庫中臨時棧橋及作業平臺。拆除時應避開汛期。

5.1 拆除施工工藝

施工準備→橋面系割除→分配梁拆除→貝雷桁架梁拆除→墊梁、連桿、剪刀撐割除→鋼管樁拔出→進入下一垮。

5.2 拆除施工

拆除方向由一側向另一側逐段拆除，拆除順序先施工的后拆、后施工的先拆的原則，起重設備用50t履帶吊，鋼管樁拆除采用靜力壓樁機。

（1）防護欄桿、橋面拆除

防護欄桿采用人工逐段、逐根拆除，橋面板采用對焊接車切割后分片吊裝，采用平板車運輸至材料堆放場地。

（2）上部承重結構拆除

分配梁采用吊車逐根吊裝拆除后，分配梁拆除完成后進行貝雷梁拆卸?？v向按跨吊裝拆除，貝雷梁在未拆除棧橋部位拆除連接銷，拆除為單片用平板車運走存放。

（3）鋼管樁拆除

貝雷梁及橫梁拆除完成后，采用氣割法割除鋼管樁頂面工字鋼聯系及聯桿。采用靜力壓樁機壓鉗夾緊鋼管樁后，啟動液壓提升裝置對沉入的鋼管樁進行左右晃動土質對鋼管樁的摩阻力將大大減少，此時履帶吊可緩慢將液壓鉗夾及鋼管樁往上提動，逐漸將整跟鋼管樁拔除，并利用平板車通過棧橋轉運到材料堆放場存放。

6 結束語

便橋的設計及施工是水中橋梁施工的一項重要工作，通過以鉗口水庫大橋鋼棧橋、鋼平臺設計施工，通過設計施工總結貝雷梁鋼棧橋施工技術及拆除方法。可供類似工程借鑒。